Cum funcționează supraalimentatorii

Galerie de imagini: Motoare

Foto cu amabilitate Superchargers Online
Ford Ranger cu un supraalimentator sub capotă. imagini cu motorul mașinii.

-De la inventarea motorului intern cu busion, ingineri auto, junkies de viteză și designeri de curse de curse au căutat modalități de a-i spori puterea. -Un alt mod de a adăuga putere este construirea unui motor mai mare. Dar motoarele mai mari, care cântăresc mai mult și costă mai mult pentru construire și întreținere, nu sunt întotdeauna mai bune.

Mulțumesc Mulțumesc lui Jeff Beckman pentru asistența acordată cu acest articol.

Un alt mod de a adăuga putere este de a face un motor cu dimensiuni normale mai eficient. Puteți realiza acest lucru forțând mai mult aer în camera de ardere. Mai mult aer înseamnă mai mult combustibil și mai mult combustibil înseamnă o explozie mai mare și o putere mai mare. Adăugarea unei supercharger este o modalitate excelentă de a realiza inducerea forțată a aerului. În acest articol, vom explica ce sunt supraalimentatoarele, cum funcționează și cum se compară cu turbocompresoarele.

Un supraalimentator este orice dispozitiv care presurizează admisia aerului până la presiunea atmosferică. Atât supraalimentatoarele, cât și turbocompresoarele fac acest lucru. De fapt, termenul „turbocompresor” este o versiune scurtată a „turbo-supercharger”, denumirea oficială.

Diferența dintre cele două d-evices este sursa lor de energie. Turbocompresoarele sunt alimentate de fluxul de masă al gazelor de eșapament care conduc o turbină. Supraalimentatoarele sunt acționate mecanic prin tracțiune cu centură sau cu lanț de la arborele cotit al motorului.

În secțiunea următoare, vom analiza modul în care un supraalimentator își face treaba.

Un motor de bază cu adăugarea unui supraalimentator.

Un motor obișnuit în patru timpi dedică o cursă procesului de admisie a aerului. Există trei pași în acest proces:

1. Pistonul se mișcă în jos.
2. Acest lucru creează un vid.
3. Aerul la presiunea atmosferică este aspirat în camera de ardere.

Odată ce aerul este introdus în motor, acesta trebuie combinat cu combustibil pentru a forma sarcina - un pachet de energie potențială care poate fi transformată în energie cinetică utilă printr-o reacție chimică cunoscută ca combustie. Bujia inițiază această reacție chimică prin aprinderea încărcăturii. Pe măsură ce combustibilul suferă oxidare, o mare cantitate de energie este eliberată. Forța acestei explozii, concentrată deasupra chiulasei, conduce pistonul în jos și creează o mișcare reciprocă care este transferată în cele din urmă la roți.

Obținerea mai multului combustibil în sarcină ar însemna o explozie mai puternică. Dar nu poți pur și simplu să pompezi mai mult combustibil în motor, deoarece este necesară o cantitate exactă de oxigen pentru a arde o anumită cantitate de combustibil. Acest amestec corect din punct de vedere chimic - 14 părți aer la o parte combustibil - este esențial pentru ca un motor să funcționeze eficient. Linia de jos: Pentru a pune mai mult combustibil, trebuie să introduceți mai mult aer.

Aceasta este treaba supraalimentatorului. Supraîncărcătorii cresc aportul prin comprimarea aerului peste presiunea atmosferică, fără a crea vid. Acest lucru forțează mai mult aer în motor, oferind un „impuls”. Odată cu aerul suplimentar în impuls, se poate adăuga mai mult combustibil la încărcare, iar puterea motorului este crescută. Supraîncărcarea adaugă în medie cu 46% mai mulți cai putere și cu 31% mai mult cuplu. În situații de mare altitudine, în care performanțele motorului se deteriorează deoarece aerul are densitate și presiune scăzută, un supraalimentator livrează aer cu presiune mai mare motorului, astfel încât acesta să funcționeze optim.

Spre deosebire de turbocompresoarele, care utilizează gazele de eșapament create prin ardere pentru a alimenta compresorul, supraalimentatoarele își atrag puterea direct din arborele cotit. Majoritatea sunt conduse de o centură accesorie, care se înfășoară în jurul unui scripetă care este conectat la un reductor. Mecanismul de antrenare, la rândul său, roteste angrenajul compresorului. Rotorul compresorului poate veni în diverse modele, dar misiunea sa este să aducă aer, să strângă aerul într-un spațiu mai mic și să-l descarce în galeria de admisie.

Foto cu amabilitate Muscle Mustang
Supraalimentator centrifugal ProCharger D1SC

Pentru a presuriza aerul, un supraalimentator trebuie să se rotească rapid - mai rapid decât motorul în sine. Creșterea angrenajului de acțiune este mai mare decât cea a compresorului face ca compresorul să se rotească mai rapid. Supraalimentatoarele se pot roti la viteze de până la 50.000 până la 65.000 de rotații pe minut (RPM).

Un compresor care se învârte la 50.000 RPM se traduce printr-un impuls de aproximativ șase până la nouă kilograme pe inch (psi). Adică șase-nouă psi suplimentari peste presiunea atmosferică la o anumită altitudine. Presiunea atmosferică la nivelul mării este de 14,7 psi, deci un impuls tipic de la un supraalimentator plasează cu aproximativ 50 la sută mai mult aer în motor.

Pe măsură ce aerul este comprimat, se încălzește, ceea ce înseamnă că își pierde densitatea și nu se poate extinde la fel de mult în timpul exploziei. Aceasta înseamnă că nu poate crea atâta putere atunci când este aprinsă de bujie. Pentru ca un supraalimentator să funcționeze la eficiență maximă, aerul comprimat care iese din unitatea de descărcare trebuie răcit înainte de a intra în galeria de admisie. Intercooler este responsabil pentru acest proces de răcire. Intercoolers au două modele de bază: intercoolers air-air și intercoolers air-water. Ambele funcționează la fel ca un calorifer, cu aer sau apă mai rece trimise printr-un sistem de conducte sau tuburi. Pe măsură ce aerul fierbinte care iese din supercharger întâlnește conductele mai reci, se răcește și el. Reducerea temperaturii aerului crește densitatea aerului, ceea ce face ca o încărcare mai densă să intre în camera de ardere.

În continuare, vom analiza diferitele tipuri de supraalimentatoare.

Foto amabilitate Cumpărător Supraalimentatorul Eaton, un supraalimentator Roots modificat.

Există trei tipuri de supraalimentatoare: rădăcini, două șuruburi și centrifugale. Principala diferență constă în modul în care deplasează aerul la galeria de admisie a motorului. Rădăcinile și supraîncărcatoarele cu două șuruburi folosesc diferite tipuri de lobi de plasare, iar un supercharger centrifugal folosește un rotor, care atrage aer. Deși toate aceste modele oferă un impuls, acestea diferă considerabil în ceea ce privește eficiența lor. Fiecare tip de supraîncărcător este disponibil în dimensiuni diferite, în funcție de faptul că doriți doar să oferiți mașinii dvs. un boost sau să concurați într-o cursă.

Supraalimentatorul Roots este cel mai vechi design. Philander și Francis Roots au brevetat designul în 1860 ca o mașină care ar ajuta la ventilația puțurilor minei. În 1900, Gottleib Daimler a inclus un supercărcător Roots într-un motor auto.

Supraîncărcător de rădăcini

Pe măsură ce lobii ochiurilor se învârt, aerul prins în buzunare între lobi este purtat între partea de umplere și partea de evacuare. Cantități mari de aer se deplasează în galeria de admisie și se „stivuiesc” pentru a crea presiune pozitivă. Din acest motiv, supraalimentatoarele Roots nu sunt altceva decât suflante, iar termenul „suflant” este încă adesea folosit pentru a descrie toate supraalimentatoarele.

Fotografie curtoazie Sport Truck Un pickup Ford din anii 1940, cu supraalimentator Roots.

Supraalimentatoarele de rădăcină sunt de obicei mari și stau deasupra motorului. Sunt populare în mașinile musculare și tijele fierbinți, deoarece rămân afară din capota mașinii. Cu toate acestea, acestea sunt cele mai puțin eficiente supraalimentatoare din două motive: adaugă mai multă greutate vehiculului și mișcă aerul în explozii discrete, în loc să curgă continuu.

Foto cu amabilitate Superchargers Online Supraîncărcător cu două șuruburi

Un supraîncărcător cu două șuruburi funcționează prin tragerea aerului printr-o pereche de lobi de plasă care seamănă cu un set de angrenaje cu viermi. Ca și supraalimentatorul Roots, aerul din interiorul unui supraalimentator cu două șuruburi este prins în buzunare create de lobii rotorului. Dar un supraalimentator cu două șuruburi comprimă aerul din interiorul carcasei rotorului. Acest lucru se datorează faptului că rotorii au un conic conic, ceea ce înseamnă că buzunarele aerului scad în dimensiune pe măsură ce aerul se deplasează de la partea de umplere la partea de descărcare. Pe măsură ce buzunarele de aer se micșorează, aerul este stors într-un spațiu mai mic.

Supraîncărcător cu două șuruburi

Acest lucru face ca supraalimentatoarele cu două șuruburi să fie mai eficiente, dar costă mai mult, deoarece rotorii tip șurub necesită mai multă precizie în procesul de fabricație. Unele tipuri de supraîncărcatoare cu două șuruburi stau deasupra motorului, cum ar fi supraîncărcătorul Roots. De asemenea, fac mult zgomot. Aerul comprimat care iese din evacuarea de descărcare creează un văl sau un fluier care trebuie suprimat cu tehnici de suprimare a zgomotului.

Foto cu amabilitate Muscle Mustang Supraalimentator centrifugal ProCharger D1SC

Un supraalimentator centrifugal alimentează un rotor - un dispozitiv similar cu un rotor - cu viteze foarte mari pentru a atrage rapid aerul într-o carcasă a compresorului mic. Vitezele rotorului pot atinge 50.000 - 60.000 RPM. Pe măsură ce aerul este atras în butucul rotorului, forța centrifugă face ca acesta să radiaze spre exterior. Aerul lasă rotorul la viteză mare, dar la presiune scăzută. Un difuzor - un ansamblu de palete staționare care înconjoară rotorul - transformă aerul de mare viteză, cu presiune joasă, în aer de înaltă viteză, de înaltă presiune. Moleculele de aer încetinesc atunci când lovesc paletele, ceea ce reduce viteza fluxului de aer și crește presiunea.

Supraalimentator centrifugal

Supraalimentatoarele centrifuge sunt cele mai eficiente și cele mai comune dintre toate sistemele de inducție forțată. Sunt mici, ușoare și se fixează pe partea din față a motorului în loc de partea superioară. De asemenea, ele fac o suspiciune distinctivă pe măsură ce motorul revine - o calitate care poate transforma capul pe stradă.

Fotografii amabilitate Cumpărător
Atât Monte Carlo cât și Mini-Cooper S sunt disponibile cu supraalimentatoare.

Oricare dintre aceste supraalimentatoare poate fi adăugat la un vehicul ca o îmbunătățire ulterioară a pieței. Mai multe companii oferă kituri care vin cu toate piesele necesare pentru instalarea unui supraalimentator ca proiect de tip „do-it-yourself”. În lumea mașinilor amuzante și a curselor de combustibil, o astfel de personalizare este o parte integrantă a sportului. Mai mulți producători auto includ, de asemenea, supraalimentatoare în modelele lor de producție.

În continuare, vom afla despre avantajele supraalimentării automobilului.

Cel mai mare avantaj de a avea un supraalimentator este puterea crescută. Atașați un supraalimentator la o mașină sau camion, altfel normal, și se va comporta ca un vehicul cu un motor mai mare, mai puternic.

Dar dacă cineva încearcă să decidă între un supraalimentator și un turbocompresor? Această întrebare este dezbătută fierbinte de ingineri auto și pasionați de mașini, dar, în general, supraalimentatoarele oferă câteva avantaje față de turbocompresoare.

Supraalimentatoarele nu suferă întârziere - termen folosit pentru a descrie cât timp trece între șoferul care deprinde pedala de gaz și răspunsul motorului. Turbocompresoarele suferă de întârziere, deoarece durează câteva momente până când gazele de eșapament ajung la o viteză suficientă pentru a conduce rotorul / turbina. Supraalimentatoarele nu au timp de întârziere, deoarece sunt conduse direct de arborele cotit. Anumite supraalimentatoare sunt mai eficiente la RPM mai mici, în timp ce altele sunt mai eficiente la RPM mai ridicate. Rădăcinile și supraalimentatoarele cu două șuruburi, de exemplu, asigură mai multă putere la un RPM mai mic. Supraalimentatoarele centrifuge, care devin mai eficiente pe măsură ce rotorul se învârte mai repede, oferă mai multă putere la RPM mai mare.

Instalarea unui turbocompresor necesită o modificare extinsă a sistemului de evacuare, dar supraalimentatoarele pot fi fixate în partea superioară sau laterală a motorului. Acest lucru le face mai ieftine de instalat și mai ușor de întreținut și întreținut.

Setarea de bază pentru un avion cu un supraalimentator centrifugal sau un compresor.

În cele din urmă, nu este necesară nicio procedură specială de închidere la supraalimentatoare. Deoarece nu sunt lubrifiate cu ulei de motor, ele pot fi închise normal. Turbocompresoarele trebuie să stea în repaus timp de aproximativ 30 de secunde înainte de închidere, astfel încât uleiul lubrifiant are șansa să se răcească. Acestea fiind spuse, o încălzire bună este importantă pentru supraalimentatoare, deoarece lucrează cel mai eficient la temperaturi normale de funcționare.

Supraalimentatoarele sunt completări comune la motoarele cu combustie internă ale avioanelor. Acest lucru are sens atunci când luați în considerare că avioanele își petrec cea mai mare parte a timpului la altitudini mari, unde este semnificativ mai puțin oxigen pentru ardere. Odată cu introducerea supraalimentatoarelor, avioanele au putut să zboare mai sus fără a pierde performanța motorului.

Supraalimentatoarele utilizate cu motoarele de avioane funcționează la fel ca cele găsite în mașini. Ei își extrag puterea direct din motor și folosesc un compresor pentru a sufla aer sub presiune în camera de ardere. Ilustrația de mai sus arată configurația de bază pentru un avion supraalimentat.

Vom afla mai multe despre unele dezavantaje ale supraalimentatoarelor.

Cel mai bun din ambele lumi Volkswagen a lansat recent un motor "Twincharger" pe un Golf GT. Twincharger vine atât cu un supraalimentator, cât și cu un turbocompresor. La un turație redusă a motorului, supraalimentatorul aruncă aer în butelii pentru a îmbunătăți cuplul extrem. La RPM ridicat, când gazele de evacuare au fost produse într-o cantitate suficientă, turbocompresorul începe să crească performanța de top. GT, care este disponibil doar în Europa, atinge 62 de mile pe oră în 7,9 secunde. De asemenea, poate ajunge la 136 de mile pe oră, în timp ce încă mai livrează 39 de mile pe galon.

Cel mai mare dezavantaj al supraalimentatoarelor este și caracteristica lor definitorie: Deoarece arborele cotit le conduce, trebuie să fure o parte din puterea motorului. Un supraalimentator poate consuma până la 20% din puterea totală a motorului. Dar, deoarece un supraalimentator poate genera până la 46% mai mult cai putere, majoritatea consideră că compromisul merită.

Supraîncărcarea pune o tensiune suplimentară pe motor, care trebuie să fie puternică pentru a face față impulsului suplimentar și exploziilor mai mari. Cei mai mulți producători au în vedere acest lucru prin specificarea componentelor de mare putere atunci când proiectează un motor destinat utilizării supraalimentate. Acest lucru face ca vehiculul să fie mai scump. De asemenea, supraîncărcătoare costă mai mult pentru întreținere, iar majoritatea producătorilor sugerează gaze de calitate superioară pentru octan.

În ciuda dezavantajelor lor, supraalimentatoarele sunt în continuare cel mai rentabil mod de a crește calul. Supraalimentatoarele pot duce la creșterea puterii cu 50 până la 100 la sută, ceea ce le face minunate pentru curse, remorcarea sarcinilor grele sau doar adăugând emoție experienței de conducere tipice.

Pentru a afla mai multe despre supraalimentatoare și subiecte conexe, consultați linkurile de pe pagina următoare.

Articole similare

• Corner Quiz: Testul motorului
• Cum funcționează turbocompresorii-
• Cum funcționează motoarele auto
• Cum funcționează motoarele cu turbină pe gaz
• Cum funcționează motoarele rotative
• Cum funcționează angrenajele
• Cum funcționează forța, puterea, cuplul și energia
• Cum funcționează prețurile gazelor

Mai multe legături grozave

• Comisia de zbor a Centenarului din S.U.A.
• Supraîncărcătoare centrifuge ProCharger
• Whipple Industries
• Vortech Engineering

surse

• „Totul despre suflante: izbucurile de aer comprimat.” Mustanguri musculare și coarde rapide.
  http://www.musclemustangfastfords.com/tech/0411mm_super/
• Barnes, Dan. "Prezentare generală a supraîncărcătorului: tot ceea ce voiați să știți despre supraalimentatoare." Mașină sport compactă.
  http://www.sportcompactcarweb.com/tech/0107scc_garage/
• Brauer, Karl. "Incarcă-l!" Edmunds.com.
  http://www.edmunds.com/ownership/techcenter/articles/43842/article.html
• Ferrari, Brian. "Prezentare generală: Supercharger vs. turbocompresor." AutomotiveArticles.com.
  http://www.automotivearticles.com/123/Supercharger_vs_Turbocharger_.shtml
• Fenix, Matei. „Mașina turbo și supraalimentată”. Știință populară. Octombrie 2005.
• Supraîncărcătoare centrifuge ProCharger
  http://www.procharger.com/
• SuperchargersOnline
  http://www.superchargersonline.com/index.asp
• Wilson, Kevin. „Noțiuni de bază pentru supraalimentare”. Camion sport.
  http://www.sporttruck.com/techarticles/1436/
• "Turbos și supraalimentatori au explicat", FordvsChevy. 17 octombrie 1999.
  http://www.fordvschevy.com/tech/tbsc/tbsc.html
• Comisia de zbor a Centenarului din S.U.A.
  http://www.centennialofflight.gov/essay/Dictionary/supercharger/DI115.htm
• Vortech Engineering
  http://www.vortechsuperchargers.com/
• Whipple Industries
  http://www.whipplesuperchargers.com/